(57)【要約】【課題】  トップヘビーな石積みの構造体において、地震時における構造体全体への作用力を制御可能な免震補強構造を提供する。【解決手段】  内部に耐震構造の基礎３を有する石積み造構造体に適用する免震補強構造であって、石積み構造体の上面に載置される頂部部材９と石積み構造体上面との間に免震装置１０を設ける。これにより地盤から伝播した地震動により石積み構造体に生じた水平方向力を、免震装置１０を介して低減して頂部部材９に作用させるようにした。また、石積み構造体に、鋼製ロッド３１を有する水平変位抑止装置３０を設け、頂部部材９の水平方向変位量を制御するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に耐震構造体を有する石積み造構造体に適用する免震補強構造であって、前記石積み構造体の上面に載置される頂部部材と前記石積み構造体上面との間に免震装置を設け、地盤から伝播した地震動により前記石積み構造体に生じた水平方向力を、前記免震装置を介して低減して前記頂部部材に作用させることを特徴とする免震補強構造。
【請求項２】
前記石積み構造体内に、前記免震装置を支持するとともに、前記石積み構造体の耐震構造体と一体化する鋼製支柱を設けたことを特徴とする請求項１に記載の免震補強構造。
【請求項３】
前記頂部部材の下面に前記免震装置の上部座板を取り付け、前記鋼製支柱で前記免震装置の下部座板を支持することを特徴とする請求項１に記載の免震補強構造。
【請求項４】
前記石積み構造体に、前記頂部部材の水平方向変位量を制御する水平変位抑止装置を支持させたことを特徴とする請求項１に記載の免震補強構造。
【請求項５】
前記水平変位抑止装置は、前記鋼製支柱内に下端が保持され、上端が前記頂部部材内に突出する鋼製ロッドであることを特徴とする請求項４に記載の免震補強構造。
【請求項６】
前記鋼製ロッドの傾きを規制して前記頂部部材の水平方向変位量を制御したことを特徴とする請求項５に記載の免震補強構造。
【請求項７】
前記鋼製ロッドは、前記水平方向力の大きさに応じて所定角度に傾いた後、弾性域から塑性域まで曲げ変形可能なダンパーとして機能することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の免震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は免震補強構造に係り、従来の耐震性を備えた石灯籠、石像、モニュメントなどの構造体を免震化して耐震性能を向上させた免震補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、神社仏閣や庭園には数段の石材を積み上げた、石積み造の石灯籠が建てられている。これらの石灯籠は、その神社仏閣の格式などにより様々な様式、大きさ、意匠で造られている。図８に示した様式からなる石灯籠は、石材を加工して作られた竿、火袋、笠石を順に積み上げた場合、相当の高さにまで達するものもある。そのため、この種の石灯籠のうち大型のものでは、地震時の倒壊を防止するために、基壇部の構造体として鉄筋コンクリートあるいは鉄骨鉄筋コンクリート造を採用し、その外形に石灯籠にふさわしい石材を配置して、石造りとしての意匠を形成した例も多い。
【０００３】
また、公園や各施設においても、同様に各種の石積み造で制作されモニュメントや、高い台座上に立設された石像等などが見られる。これらも地震時の倒壊を防止するために、外観からはわからないような鉄骨や鉄筋コンクリートの耐震構造部分を備え、地震時の転倒モーメントや積層した石材や石像等の頂部の部材に作用する水平力に抵抗できるように設計されている場合が多い。
【０００４】
ところで、上述した石灯籠などは、その様式上、火袋の上に笠石を載せるようになっている。この笠石は火袋より大きな直径を有し、重量も大きい部材である。このため、石灯籠はトップヘビーな構造となりがちである。また、モニュメントや石像等においても、デザインによっては頂部部材の質量が台座部分に比べて大きな構造となるものもある。このような構造体は転倒モーメントが大きくなるため、基壇、台座部分を大きくして構造の安定性を図る必要がある。このため、石灯籠としての様式的な決まりを逸脱したり、モニュメント、石像としてのプロポーションが崩れ、デザインが悪くなる場合もある。
【０００５】
この場合、頂部の構造を小型の免震部材で支持し、基壇、台座部分に生じる転倒モーメントと水平せん断力を軽減する方法が考えられる。しかし、石灯籠やモニュメントの一部に組み込まれた免震部材が外部から見えるような意匠とすることはできない。その点を考慮した免震装置として、戸建て住宅等に用いられる転がり構造の免震装置がある（特許文献１参照）。この免震装置は基礎上に設置され、軽量建物を支持するものであるが、建物外部からは見えないように設置することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１０７５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された免震装置は、建物外部から見えないように設置できるコンパクトな装置であるが、この免震装置は、上部の建物の風揺れの影響を低減するために免震機能を抑止することと、建物の層間変形を制御することを目的としている。したがって、トップヘビーな構造体でありながら、風の影響をそれほど受けない構造体に適用するメリットは少ない。特に上述した石灯籠やモニュメントのようなトップヘビーな構造体では、積み上げられた頂部部材の地震時における水平移動を所定範囲内に規制する装置も備えることが望まれる。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、本体に耐震性を有し、頂部がトップヘビーな構造体において、免震装置を介して頂部部材を支持することで、地震時の構造体全体への作用力を制御できるようにした免震補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る免震補強構造は、内部に耐震構造体を有する石積み造構造体に適用する免震補強構造であって、前記石積み構造体の上面に載置される頂部部材と前記石積み構造体上面との間に免震装置を設け、地盤から伝播した地震動により前記石積み構造体に生じた水平方向力を、前記免震装置を介して低減して前記頂部部材に作用させることを特徴とする。
【０００９】
前記石積み構造体内に、前記免震装置を支持するとともに、前記石積み構造体の耐震構造体と一体化する鋼製支柱を設けることが好ましい。
【００１０】
前記頂部部材の下面に前記免震装置の上部座板を取り付け、前記鋼製支柱で前記免震装置の下部座板を支持することが好ましい。
【００１１】
前記石積み構造体に、前記頂部部材の水平方向変位量を制御する水平変位抑止装置を支持させることが好ましい。
【００１２】
前記水平変位抑止装置は、前記鋼製支柱内に下端が保持され、上端が前記頂部部材内に突出する鋼製ロッドを用いることが好ましい。
【００１３】
前記鋼製ロッドの傾きを規制して前記頂部部材の水平方向変位量を制御することが好ましい。
【００１４】
前記鋼製ロッドは、前記水平方向力の大きさに応じて所定角度に傾いた後、弾性域から塑性域まで曲げ変形可能なダンパーとして機能させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の免震補強構造によれば、石積み構造体の上部に載置された頂部部材を、免震部材で支持するとともに、その水平移動を所定範囲内に規制することで、既存構造体あるいは新設構造体の耐震性能を向上させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の免震補強構造を、既設構造物（石灯籠）に適用した実施例を示した断面図。
【図２】地震時に、図１に示した免震補強構造の頂部部材の水平移動状態を示した断面図。
【図３】図２に示した免震補強構造部分の拡大断面図。
【図４】免震装置の構成および水平方向移動状態を示した模式図。
【図５】鋼製支柱および免震装置の下部座板を保持する部材示した正面図、平面図。
【図６】免震装置の上部座板の保持する部材を示した正面図、平面図。
【図７】本発明の免震補強構造を、他の構造物（石像、モニュメント）に適用した実施例を示した説明図。
【図８】既設構造物（石灯籠）の一例を示した正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の免震補強構造の実施するための形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の免震補強構造を、図８に示した様式からなる既存の石積み造の石灯籠に適用した実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、図８に例示した石灯籠１に本発明の免震補強構造１０を組み込んだ構成を示した断面図である。この石灯籠は基壇に相当する数段の台座２内に鉄筋コンクリート造の円錐台形状の基礎３が構築され、基礎３の上に無垢の石材からなる竿４と中台５とが立設されている。竿４と中台５とは内部が円筒形状にくり抜かれ、空洞が形成されている。その空洞内に円柱形状の下部鋼管柱６が芯材として内蔵され、その周囲がコンクリート７が充填されることで、下部鋼管柱６とコンクリート７とからなる鉄骨鉄筋コンクリート構造の主構造部が構成されている。その外側に、外観に所定の意匠が施された無垢の石材からなる台座２、竿４、中台５が一体的に取り付けられている。なお、本発明は、ここで説明する石灯籠以外の新設の石積み造の各種の構造体に適用できることはいうまでもない。
【００１９】
さらに、台座２の石材を鉄筋コンクリート造の円錐台形状基礎３に連結するように、転倒防止アンカー８が台座２の石材と円錐台形状基礎３とを貫通して埋設されている。この転倒防止アンカー８には所定径の鉄筋８ａが用いられ、アンカー穴に挿入された鉄筋８ａの周囲にはグラウト８ｂが充填されている。転倒防止アンカーとしての鉄筋８ａのアンカー機能により台座２と鉄骨鉄筋コンクリートの基礎３とが一体化されている。このように図１に示した石灯籠１は、台座２、竿４、中台５が一体化した耐震構造からなり、さらに中台５の上に笠石９が免震装置２０を介して載置され、全体が構成される。
【００２０】
以下、中台５内に設置される上部鋼管柱１１と、中台５と笠石９との間に組み込まれる免震補強構造１０について説明する。
【００２１】
（上部鋼管柱の構成）
上部鋼管柱１１は、中台５と笠石９の構造安定を図る耐震部材として機能するとともに、免震装置２０の下部装置を支持し、水平変位抑止装置３０の水平変位抑止ロッド３１を収容する部材としての機能を果たす。上部鋼管柱１１は、図５（ａ）に示したように、中台５の上面に立設されている。上部鋼管柱１１は、図１、図３に示したように、ベース板１２を中台５の上面に密着させ、中台５と竿４を貫通する空洞内を満たすコンクリート内に定着される取付アンカー１３により、中台５の上面の所定位置に構造中心軸線（図示せず）と上部鋼管柱１１の構造中心軸線（図示せず）とを一致させるように固定されている。
【００２２】
上部鋼管柱１１の周囲には、図１に示したように、上部鋼管柱１１の外周面と所定のクリアランスをとって火袋１４となる石材が設置される。さらに、この火袋１４の上面に免震装置２０の下部装置２０Ｌとしての下側座板２２を支持する支持フランジ１５（図３）を介して載置される。
【００２３】
（免震装置の構成と機能）
免震補強構造１０は、免震装置２０と、笠石の水平変位を制御する水平変位抑止装置３０を備える。そのうち、本実施例で用いられる免震装置２０は、図４（ａ），（ｂ）に示したような、上面に球面状の座面が形成された下側座板２２が取り付けられる下部装置２０Ｌと、下面に球面状の座面が形成された上側座板２１が取り付けられる上部装置２０Ｕと、上部装置２０Ｕと下部装置２０Ｌとの間に収容されたスライダ２３とから構成されている。上部装置２０Ｕは笠石９の支持フランジ２５の下面に、下部装置２０Ｌは中台５の支持フランジ１５の上面にそれぞれ取り付けられている。この免震装置２０の上部装置２０Ｕと下部装置２０Ｌとは、スライダ２３を挟むようにして設けられ、水平力作用時のスライダ２３の滑り動作により、対向する上側座板２１と下側座板２２との間に相対変位を生じさせるように機能する。なお、免震装置としては、上述の滑り免震部材の他、球状体の転動により、対向する上側球面座板と下側球面座板との間に相対変位を生じさせる転がり免震部材や、公知の積層ゴム支承等を適用することもできる。
【００２４】
地震等により、笠石９に水平変位する程度の水平力Ｈt（図３）が作用すると、図４（ｃ）に示したように、接触面が低摩擦材で形成されたスライダ２３を挟んで質量差（作用水平力差）による相対変位（δ）が上部装置２０Ｕと下部装置２０Ｌとの間に生じる。この免震装置２０においては、相対変位が許容設定値（δmax）（図４（ｄ））に対して（δmax＞δ）となるように水平抑止装置が用いられている。
【００２５】
（上部鋼管柱に設けられる免震装置（下部装置）と水平変位抑止装置の構成）
ここで、上部鋼管柱１１に設けられる免震装置２０（下部装置２０Ｌ）と水平変位抑止装置３０の構成について、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）は上部鋼管柱１１の上側内部が分かるように、柱の上部を断面で示した正面図である。図５（ｂ）は上部鋼管柱１１の上端に取り付けられた、免震装置２０の下部装置２０Ｌを構成する下側座板２２と、下側座板２２を支持する支持フランジ１５とを示した平面図である。下部装置２０Ｌは、図５（ｂ）に示したように、鋼管中心軸に関して１２０°の間隔をあけて配置された３個の下側座板２２からなる。下側座板２２は、その外側の一辺と、隣接した下側座板２２の端部間を直線で切り取った略六角形状の厚板鋼板から支持フランジ１５上に固定されている。支持フランジ１５の下面には複数枚の補強リブ１６が並列配置され、上部鋼管柱１１の周面に溶接固定されている。この補強リブ１６は下側座板２２に作用する笠石９からの鉛直荷重を支持する。
【００２６】
さらに上部鋼管柱１１の内部には、図５（ａ）に示したように、水平変位抑止装置３０の水平変位抑止ロッド３１（仮想線表示）と、水平変位抑止ロッド３１を支持するロッド受け部材３２と、中間ダイアフラム３３とが設置されている。ロッド受け部材３２は、その下半部分が上部鋼管柱１１の内部に収容される水平変位抑止ロッド３１の下端を支持する。中間ダイアフラム３３は、ロッド受け部材３２に下端が支持された水平変位抑止ロッド３１の傾き量を規制する円環状部材である。水平変位抑止ロッド３１の傾き量は中間ダイアフラム３３の円孔の直径により規定することができる。
【００２７】
（水平変位抑止ロッドの構成と作用）
水平変位抑止ロッド３１として、本実施例では所定長さの鋼棒を使用し、全長の下側約２／３の部分が上部鋼管柱１１内に収容され、上側が笠石９内のロッド収容部３５（後述する。）に位置している。この水平変位抑止ロッド３１は、常時は図１に示したように、上部鋼管柱１１内のロッド受け部材３２に支持されてほぼ直立した状態にある。そして、笠石９が水平変位する程度の水平力Ｈtが生じる地震時には、図２，図３に示したように、笠石９と一体的に移動するロッド収容部３５の空間内で傾く。ロッド３１は上部鋼管柱１１内のダイアフラム３３に当接するまで傾き、その傾きが保持される。その傾角（傾き角度）で笠石９のロッド収容部３５の下部がロッド３１に当接するため、ロッド３１がストッパの役目を果たす。笠石９はそれ以上水平移動できない。本実施例では、免震装置２０の上下座面の相対変位が設定する最大値になるまで水平変位抑止ロッド３１の許容傾角が設定されている。笠石が余勢により更に移動しようとすると、許容傾角まで傾いた水平変位抑止ロッド３１が弾性曲げ変形し、笠石の慣性力をしなやかに受け止め、下部構造への衝撃的な力の伝達を抑止する効果がある。慣性力が更に甚大で水平変位抑止ロッド３１の応力が部材の塑性域に達すると、慣性力の運動エネルギーが水平変位抑止ロッド３１の歪エネルギーに置換されて抑止効果を発揮するダンパー機能を奏する仕組みとなる。なお、水平変位抑止ロッド３１の材質、寸法は、たとえば笠石などの頂部部材の質量等を考慮して作用する水平力Ｈt（図３）による移動を抑止できる剛性と強度を有するように設定することが好ましい。
【００２８】
（笠石下面に取り付けられる免震装置（上部装置）と水平変位抑止装置の構成）
笠石９の下面に設けられる免震装置２０（上部装置２０Ｕ）と水平変位抑止装置３０の一部の構成について、図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図６（ａ）は笠石９の下面に取り付けられる免震装置２０の上部装置２０Ｕと、水平変位抑止装置３０のロッド収容部３５を示した正面図である。図６（ｂ）は上部装置２０Ｕとしての上側座板２１と、上側座板２１を支持する円板状の支持フランジ２５とを示した平面図である。この支持フランジ２５の中央部には、水平変位抑止ロッド３１の上部を収容する円筒形状のロッド収容部３５が形成されている。上側座板２１は、図５（ｂ）に示した下側座板２２の設置位置に対応するように、ロッド収容部３５の中心軸に関して１２０°の間隔をあけて支持フランジ２５の下面に固着されている。上側座板２１が配置された支持フランジ２５の座板位置の上面には補強リブ３６が、ロッド収容部３５の外周面に溶接固定されている。
【００２９】
ここで、図６両図に示された支持フランジ２５とロッド収容部３５から構成された部材（以下、上部部材と記す。）を笠石９の下面への取付け構造について、図３を参照して説明する。笠石９は図３に示したような所定形状に削り出した天然石材からなる。その下面には、上部部材が収容可能で、さらに上部部材のロッド収容部３５の上部に打設されるケミカルアンカー３７のアンカー長が確保できるだけの凹所３６がロッド収容部３５の上部に形成されている。この凹所３６内に上部部材をセットして凹所３６と上部部材との間にグラウトを充填するとともに、ケミカルアンカー３７を打設して上部部材と笠石９の石材との一体化が図られる。このときロッド収容部３５の上面にジベル３８を配設しておくことによりグラウトとの一体化を図ることができる。
【００３０】
（地震時における免震補強構造の挙動）
本発明の免震補強構造１０が適用された石灯籠（図１）に地震力が作用した時の挙動について、図２、図３を参照して説明する。
石灯籠１に地盤から地震動が伝播すると、内部に耐震構造体を有し、一体的に積み上げられた台座２、竿４、中台５までの構造部分には、高さと質量に応じた転倒モーメントＭ、水平振動による水平せん断力Ｈbが生じる。これらに対しては、耐震構造体としての円錐台形状の基礎３、下部鋼管柱６、転倒防止アンカー８が一体的に機能して構造の安定が果たされる。このとき、笠石９は中台５上に免震装置２０を介して載置された状態にあるため、笠石９への直接的な地盤振動は遮断され、免震装置２０を介して下側の構造体の水平振動に対する位相差を有する水平Ｈtが作用する。本発明で使用した免震装置２０では、笠石９の中台５に対する相対変位量が設定値以下になるように、笠石９の移動量を規制する水平変位抑止装置３０が設けられ、中台５と笠石９との間に配置された水平変位抑止ロッド３１がその役割を果たす。このように笠石９等のような質量の大きな頂部部材を有するトップヘビーな構造体であっても、地震時などにおいて、頂部部材の挙動を、本体の構造の挙動から遮断して異ならせることで、頂部部材を支持する構造体側に生じる転倒モーメントＭ、水平せん断力Ｈbを軽減することできる。
【００３１】
（他の実施形態）
図７各図は、本発明の免震補強構造１０を、石灯籠以外であって、やはりトップヘビーな構造体に適用した他の実施の形態を示した模式図である。図７（ａ）は、細長い台座上に設置された石像４０であり、台座４１と石像４０との間に免震補強構造１０を組み込んだ例を示している。台座４１と石像４０との間に免震装置２０を配置することにより、図示したような細長比の高い構造においても、転倒モーメントを軽減し、台座４１を大きくしたり、過大な耐震補強を行う必要がなくなる。
【００３２】
図７（ｂ）は、三角錐台状の台座４１上に細長球状体の部材４３を載せたモニュメントであり、この台座４１と上部の細長球状体の部材４３との間に免震補強構造１０を組み込んだ例を示している。この場合にも質量の大きな細長球状体による過度な転倒モーメントが台座４１側に発生するのを防止できるので、制作者のデザイン意図に近い形状のモニュメントを実現できる。
【００３３】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  免震補強構造
１１  上部鋼管柱
１５，２５  支持フランジ
２０  免震装置
２０Ｕ  上部装置
２０Ｌ  下部装置
２１  上側座板
２２  下側座板
３０  水平変位抑止装置
３１  水平変位抑止ロッド
３５  ロッド収容部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013189808.tif 000009
【図８】
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